論文の概要: Sub-Terahertz Spin Relaxation Dynamics of Boron-Vacancy Centers in Hexagonal Boron Nitride

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.16786v2
• Date: Tue, 28 Oct 2025 15:09:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-29 15:35:36.012127
• Title: Sub-Terahertz Spin Relaxation Dynamics of Boron-Vacancy Centers in Hexagonal Boron Nitride
• Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素中のホウ素空孔中心のサブテラヘルツスピン緩和ダイナミクス
• Authors: Abhishek Bharatbhai Solanki, Yueh-Chun Wu, Hamza Ather, Priyo Adhikary, Aravindh Shankar, Ian Gallagher, Xingyu Gao, Owen M. Matthiessen, Demid Sychev, Alexei Lagoutchev, Tongcang Li, Yong P. Chen, Vladimir M. Shalaev, Benjamin Lawrie, Pramey Upadhyaya,
• Abstract要約: 負電荷のホウ素空孔は、0.2テラヘルツまでの緩和に基づく量子センサとして機能することを示す。 それらの均一なスピン配向と高磁場での持続的なスピンコントラストは、固有のスピン緩和を直接測定することができる。 これらの結果は、サブテラヘルツ高磁場状態における量子センシングのための汎用プラットフォームとして$mathrmV_B-$centerを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.30622403874957
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum sensors based on spin-defect relaxation have become powerful tools for detecting faint magnetic signals, yet their operation has remained largely confined to low magnetic fields and gigahertz frequencies. Extending such sensors into high-field ($> 0.3$ T) and sub-terahertz regimes would enable quantum metrology across a wide range of electromagnetic phenomena and scientific applications, but has proven challenging. Here, we demonstrate that negatively charged boron vacancies ($\mathrm{V_B^-}$) in two-dimensional hexagonal boron nitride can function as relaxation-based quantum sensors operating up to 0.2 terahertz. Their uniform spin-orientation and persistent spin-contrast at high fields enable direct measurement of intrinsic spin relaxation across previously unexplored temperature and frequency regimes. We also reveal a crossover in relaxation behavior \textemdash initially decreasing at low fields before rising at higher fields \textemdash consistent with the emergence of single-phonon-induced resonant noise that becomes significant at sub-terahertz frequencies. These results establish $\mathrm{V_B^-}$ centers as a versatile platform for quantum sensing in the sub-terahertz, high-field regime.
• Abstract（参考訳）: スピン欠陥緩和に基づく量子センサは、かすかな磁気信号を検出する強力なツールとなっているが、その動作は低磁場とギガヘルツ周波数に限られている。 このようなセンサーを高磁場(>0.3$T)や準テラヘルツ状態に拡張すれば、幅広い電磁現象や科学的な応用にわたって量子力学が可能になるが、難しいことが証明されている。 ここでは、二次元六方晶窒化ホウ素中の負電荷ホウ素原子価(\mathrm{V_B^-}$)が、0.2テラヘルツまでの緩和に基づく量子センサとして機能することを示した。 それらの均一なスピン配向と高磁場での持続的なスピン-コントラストは、以前は探索されていなかった温度と周波数状態の内在的なスピン緩和を直接測定することができる。 また,低音域では低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で低音域で高音域で低音域で低音域で低音域で これらの結果は、サブテラヘルツ高磁場状態における量子センシングのための汎用的なプラットフォームとして$\mathrm{V_B^-}$centerを確立する。

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